KR20120010193A - 간섭 필터, 광 모듈 및 분석 장치 - Google Patents

간섭 필터, 광 모듈 및 분석 장치 Download PDF

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스스무 신토
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

간섭 필터의 고정 미러 및 가동 미러는, Ag-Au 합금막, Ag-Cu 합금막, Ag-Au-Cu 합금막, Ag-Si-Cu 합금막, Ag-P-Cu 합금막, Ag-P-In-Cu 합금막, Ag-Te-Cu 합금막, Ag-Ga-Cu 합금막 및 Ag-In-Sn 합금막으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.

Description

간섭 필터, 광 모듈 및 분석 장치{INTERFERENCE FILTER, OPTICAL MODULE, AND ANALYZING DEVICE}
본 발명은, 간섭 필터, 이 간섭 필터를 구비한 광 모듈, 및 이 광 모듈을 구비한 분석 장치에 관한 것이다.
종래, 한 쌍의 기판의 서로 대향하는 면에, 각각 반사막으로서의 미러를 대향 배치하는 간섭 필터가 알려져 있다. 이러한 간섭 필터는 서로 평행으로 유지된 한 쌍의 기판과, 이 한 쌍의 기판상에 서로 대향함과 아울러 일정 간격의 갭을 갖 도록 형성된 한 쌍의 미러(반사막)를 구비한다.
이러한 간섭 필터에서는, 한 쌍의 미러 사이에서 광을 반사시키고, 특정 파장의 광만을 투과시켜, 그 밖의 파장의 광을 간섭에 의해 상쇄시킴으로써, 입사광으로부터 특정 파장의 광만을 투과시킨다.
미러에는 유전체막이나 금속막이 사용된다. 미러에 요구되는 기능으로서는 높은 반사율 특성 및 투과성이다. 이러한 기능을 고려하면, 금속막에서는, 은(Ag)이 유력한 후보라고 할 수 있다.
그러나, Ag으로 구성된 막(Ag 막. 이하, 순은막이라고도 칭한다)은 고온 내성이나 프로세스 내성이 낮다. 프로세스 내성이란, 예컨대, 피막 후의 미러를 원하는 형상으로 패터닝할 때에 행해지는 패터닝 프로세스 중의 각 공정 조건에 대한 내구성을 가리킨다. 프로세스 중의 조건이란, 예컨대, 고온 베이킹이나, 유기 용제에 의한 레지스트 박리 등이다. 이 프로세스 가공 후의 Ag 막의 반사율의 저하는 크고, 미러에 요구되는 기능을 충분히 발휘할 수 없어서, 간섭 필터의 성능 저하가 생기고 있었다. 또한, Ag 막은 시간 경과에 따른 변화에 의한 반사율의 저하도 크다.
이러한 배경에서, 미러에 사용되는 재료에 대하여 검토가 행해졌다.
예컨대, 특허문헌 1에는 순은에 탄소를 첨가한 Ag-C 합금을 미러에 사용한 간섭 필터가 기재되어 있다.
일본 특허공개 제2009-251105호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 Ag-C 합금막을 미러로서 사용해도 간섭 필터의 성능 저하가 생기고 있다. 간섭 필터의 미러에 Ag-C 합금막을 사용한 경우에는, 순은막을 사용한 경우보다도 고온 내성이나 프로세스 내성이 향상하지만, 반사율의 저하가 생긴다. 그 때문에, 필터 성능의 저하가 억제된 간섭 필터가 요망되고 있다.
본 발명의 목적은, 프로세스 가공이나 시간 경과에 따른 변화에 의한 성능 저하가 억제되는 간섭 필터, 광 모듈 및 분석 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 간섭 필터는, 갭을 통해 대향하는 두개의 반사막을 구비하고, 상기 반사막은 합금막을 포함하고, 상기 합금막은,
은(Ag) 및 금(Au)을 함유하는 Ag-Au 합금막,
은(Ag) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Cu 합금막,
은(Ag), 금(Au) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Au-Cu 합금막,
은(Ag), 규소(Si) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Si-Cu 합금막,
은(Ag), 인(P) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-P-Cu 합금막,
은(Ag), 인(P), 인듐(In) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-P-In-Cu 합금막,
은(Ag), 텔루륨(Te) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Te-Cu 합금막,
은(Ag), 갈륨(Ga) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Ga-Cu 합금막, 및
은(Ag), 인듐(In) 및 주석(Sn)을 함유하는 Ag-In-Sn 합금막
중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
간섭 필터에 있어서의 반사막은, 광을 투과하는 투과 특성과 광을 반사하는 반사 특성을 갖고, 예컨대 외부에서 한쪽 반사막을 투과하여 두개(한 쌍)의 반사막 사이에 입사한 광은, 반사막 사이에서 반사를 하여, 특정한 파장의 광을 한쪽 또는 다른쪽 반사막으로부터 통과시킨다.
본 발명에 의하면, 간섭 필터에서, 갭을 통해 대향하는 두개의 반사막이, 순은이나 Ag-C 합금보다도 고온 내성이거나 프로세스 내성이 우수한 본 발명에 따른 상기 합금막을 포함하고 있다. 그 때문에, 프로세스 가공이나 시간 경과에 따른 변화에 의한 반사율 저하가 작아져서, 간섭 필터의 성능 저하가 억제된다.
본 발명에 있어서, 상기 반사막의 두께는 30nm 이상 80nm 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 본 발명에 따른 상기 합금막을 포함하는 반사막의 두께가 30nm 이상 80nm 이하이기 때문에, 반사막은 광투과 기능을 갖고, 또한 프로세스 가공이나 시간 경과에 따른 변화에 의한 투과율 변화도 억제된다. 그 결과, 광의 반사 및 투과라는 한 쌍의 미러에 요구되는 특성의 저하가 억제되는 간섭 필터를 얻을 수 있다.
한편, 상기 합금막의 두께가 30nm 미만이면, 두께가 지나치게 얇아서 상기 합금막의 반사율이 낮고, 또한 프로세스 가공이나 시간 경과에 따른 변화에 의한 반사율 저하도 커진다. 또한, 상기 합금막을 스퍼터링법으로 성막하는 경우, 상기 합금막의 스퍼터링 속도가 빠르기 때문에, 두께의 조절이 어려워져서, 제조 안정성의 저하를 초래할 우려도 있다. 한편, 상기 합금막의 두께가 80nm를 초과하면, 광투과율이 저하되어, 한 쌍의 미러로서의 기능도 저하된다.
본 발명에 있어서,
상기 Ag-Au 합금막은, Au 함유량이 0.1원자% 이상 10원자% 이하이고,
상기 Ag-Cu 합금막은, Cu 함유량이 0.1원자% 이상 10원자% 이하이고,
상기 Ag-Au-Cu 합금막은, Au 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 Au 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하이고,
상기 Ag-Si-Cu 합금막은, Si 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 Si 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하이고,
상기 Ag-P-Cu 합금막은, P 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 P 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하이고,
상기 Ag-P-In-Cu 합금막은, P 함유량이 0.1원자% 이상이고, In 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 P, In 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하이고,
상기 Ag-Te-Cu 합금막은, Te 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 Te 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하이고,
상기 Ag-Ga-Cu 합금막은, Ga 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 Ga 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하이고,
상기 Ag-In-Sn은, In 함유량이 0.1원자% 이상이고, Sn 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 In 및 Sn의 합계 함유량이 10원자% 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 본 발명에 따른 상기 합금막이 상기 조성으로 되어 있기 때문에, 프로세스 가공이나 시간 경과에 따른 변화에 의한 반사율 저하가 더 작아져서, 간섭 필터의 성능 저하가 보다 확실하게 억제된다. 한편, 본 발명에 따른 상기 합금막에 포함되는 각 원소(Au, Cu, Si, P, In, Te, Ga, Sn)의 함유량이 0.1원자% 미만이면, 프로세스 가공이나 시간 경과에 따른 변화에 의한 반사율 저하가 커진다. 본 발명에 따른 상기 합금막에 포함되는 각 원소의 합계 함유량이 10원자%를 초과하면, 반사율이 낮아진다.
본 발명에 있어서, 상기 반사막은 상기 합금막으로 형성된 단층막인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 반사막은, 본 발명에 따른 상기 합금막으로 형성된 단층막이기 때문에, 반사막은, 가시광 파장 범위 내, 넓은 파장역에서 높은 반사율을 나타낸다. 한편, 본 발명에 있어서, 가시광 파장 범위는 400nm 이상 700nm 이하의 범위로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 반사막을 지지하는 기판을 구비하고, 상기 반사막은 유전체막 및 상기 합금막을 포함하고, 상기 기판에 대하여, 기판측으로부터 순차로 상기 유전체막 및 상기 합금막이 설치되고, 상기 유전체막은, 산화타이타늄(TiO2)의 단층막, 또는 산화타이타늄(TiO2) 또는 오산화탄탈럼(Ta2O5)의 층과 산화규소(SiO2) 또는 불화마그네슘(MgF2)의 층을 적층시킨 다층막인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 반사막은, 기판측으로부터 순차로, 화합물의 유전체막이 설치되어 있기 때문에, 유전체막이 설치되어 있지 않은 경우에 비해, 가시광 파장 범위 내, 단파장 측의 반사율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 반사막은 상기 유전체막, 상기 합금막 및 보호막을 포함하고, 상기 기판에 대하여, 상기 기판측으로부터 순서대로 상기 유전체막, 상기 합금막 및 상기 보호막이 설치되고, 상기 보호막은 산화규소(SiO2), 산질화규소(SiON), 질화규소(SiN) 또는 알루미나를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 유전체막 및 합금막이 보호막에 의해 보호되기 때문에, 프로세스 가공이나 시간 경과에 따른 변화에 의한 반사막 중의 상기 합금막의 반사율 저하가 더 작아져서, 간섭 필터의 성능 저하가 더 확실하게 억제된다.
본 발명의 광 모듈은 상기 어느 것인가에 기재된 간섭 필터와, 이 간섭 필터에 의해 취출되는 광의 광량을 검출하는 검출부를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 전술한 바와 같이, 간섭 필터는 그의 성능 저하가 억제된다. 따라서, 이러한 간섭 필터로부터 취출된 광을 검출부에서 검출시킬 수 있기 때문에, 광 모듈은 소망 파장의 광의 광량을 정확하게 검출할 수 있다.
본 발명의 분석 장치는, 상기 광 모듈과, 상기 검출부에 의해 검출된 광의 광량에 기초하여 광 분석 처리를 실시하는 처리부를 구비한 것을 특징으로 한다.
여기서, 분석 장치로서는, 상기와 같은 광 모듈에 의해 검출된 광의 광량에 기초하여, 간섭 필터에 입사한 광의 색도나 밝기 등을 분석하는 광 측정기, 가스의 흡수 파장을 검출하여 가스의 종류를 검사하는 가스 검출 장치, 수광한 광으로부터 그 파장의 광에 포함되는 데이터를 취출하는 광통신 장치 등을 예시할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전술한 바와 같이, 광 모듈에 의해 소망 파장의 광의 정확한 광량을 검출할 수 있기 때문에, 분석 장치에서는, 이러한 정확한 광량에 기초하여 정확한 분석 처리를 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시형태의 측색 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 제 1 실시형태의 간섭 필터를 구성하는 에탈론의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2에 있어서, 간섭 필터의 화살표 방향의 III-III선 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 간섭 필터를 구성하는 에탈론의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제 3 실시형태의 간섭 필터를 구성하는 에탈론의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시형태에 대해, 도면에 기초하여 설명한다.
<제 1 실시형태>
[1. 측색 장치의 전체 구성]
도 1은, 본 발명에 따른 실시형태의 측색 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
이 측색 장치(1)는 본 발명의 분석 장치이며, 도 1에 나타낸 바와 같이, 피검사 대상(A)에 광을 사출하는 광원 장치(2)와, 본 발명의 광 모듈인 측색 센서(3)와, 측색 장치(1)의 전체 동작을 제어하는 제어 장치(4)를 구비하고 있다. 그리고, 이 측색 장치(1)는 광원 장치(2)로부터 사출되는 광을 피검사 대상(A)에서 반사시켜, 반사된 검사 대상광을 측색 센서(3)에서 수광하고, 측색 센서(3)로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여, 검사 대상광의 색도, 즉 피검사 대상(A)의 색을 분석하여 측정하는 장치이다.
[2. 광원 장치의 구성]
광원 장치(2)는 광원(21), 복수의 렌즈(22)(도 1에는 하나만 기재)를 구비하고, 피검사 대상(A)에 대하여 백색광을 사출한다. 또한, 복수의 렌즈(22)에는 콜리메이터 렌즈가 포함되어 있고, 광원 장치(2)는 광원(21)으로부터 사출된 백색광을 콜리메이터 렌즈에 의해 평행광으로 하여, 도시되지 않은 투사 렌즈로부터 피검사 대상(A)을 향하여 사출한다.
한편, 본 실시형태에서는 광원 장치(2)를 구비하는 측색 장치(1)를 예시하지만, 예컨대 피검사 대상(A)이 액정 패널 등의 발광 부재인 경우, 광원 장치(2)가 설치되지 않는 구성으로 할 수도 있다.
[3. 측색 센서의 구성]
측색 센서(3)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 간섭 필터를 구성하는 에탈론(5)과, 에탈론(5)을 투과하는 광을 수광하는 검출부(31)와, 에탈론(5)으로 투과시키는 광의 파장을 가변하는 전압 제어 수단(6)을 구비하고 있다. 또한, 측색 센서(3)는 에탈론(5)에 대향하는 위치에, 피검사 대상(A)에서 반사된 반사광(검사 대상광)을 내부에 도광하는 도시되지 않은 입사 광학 렌즈를 구비하고 있다. 에탈론(5)은 입사 광학 렌즈로부터 입사한 검사 대상광 중, 소정 파장의 광만을 분광한다. 그리고, 측색 센서(3)는 에탈론(5)에 의해 분광된 광을 검출부(31)에서 수광한다.
검출부(31)는 복수의 광전 교환 소자에 의해 구성되어 있고, 수광량에 따른 전기 신호를 생성한다. 그리고, 검출부(31)는 제어 장치(4)에 접속되어 있고, 생성된 전기 신호를 수광 신호로서 제어 장치(4)에 출력한다.
(3-1. 에탈론의 개략 구성)
도 2는, 본 발명의 간섭 필터를 구성하는 에탈론(5)의 개략 구성을 나타내는 평면도이고, 도 3은 에탈론(5)의 개략 구성을 나타내는 단면도이다. 한편, 도 1에서는 에탈론(5)에 검사 대상광이 도면 중 하측으로부터 입사하고 있지만, 도 3에서는 검사 대상광이 도면 중 상측으로부터 입사하는 것으로 한다. 한편, 에탈론(5)은 외력에 의해 한 쌍의 미러간의 갭의 크기를 변화시키는, 이른바 파장 가변 간섭 필터이다.
에탈론(5)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 평면 정방형상의 판상 광학 부재이고, 한 변이 예컨대 10mm로 형성되어 있다. 그리고, 에탈론(5)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 두개(한 쌍)의 기판을 구비하고, 본 실시형태에서는 각각 제 1 기판(51) 및 제 2 기판(52)으로 한다.
제 1 기판(51)과 제 2 기판(52)의 사이에는, 한 쌍의 반사막으로서 고정 미러(56)와 가동 미러(57)가 설치된다.
제 1 기판(51)에는, 한쪽 반사막으로서의 고정 미러(56)가 설치되고, 제 2 기판(52)에는 다른쪽 반사막으로서의 가동 미러(57)가 설치되어 있다. 여기서, 고정 미러(56)는 제 1 기판(51)의 제 2 기판(52)에 대향하는 면에 고정되고, 가동 미러(57)는 제 2 기판(52)의 제 1 기판(51)에 대향하는 면에 고정되어 있다. 또한, 이들 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)는 미러간 갭(G)을 통해 대향 배치되어 있다.
또한, 제 1 기판(51)과 제 2 기판(52)의 사이에는 고정 미러(56) 및 가동 미러(57) 사이의 미러간 갭(G)의 치수를 조정하기 위한 정전 작동기(actuator)(54)가 설치되어 있다. 정전 작동기(54)는 제 1 기판(51) 측에 설치되는 제 1 변위용 전극(고정 전극)(541) 및 제 2 기판(52)측에 설치되는 제 2 변위용 전극(가동 전극)(542)을 갖고, 이들 전극은 대향하여 배치된다. 이들 제 1 변위용 전극(541) 및 제 2 변위용 전극(542)에 대하여 전압을 인가하면, 제 1 변위용 전극(541) 및 제 2 변위용 전극(542) 사이에 정전 인력이 작동하여, 제 2 기판(52)이 변형되고, 미러간 갭(G)의 치수가 변화된다. 이 미러간 갭(G)의 치수에 따라, 에탈론(5)으로부터 출사되는 광의 파장이 변화된다.
에탈론(5)의 상세한 구성에 관해서는 후술하기로 하고, 다음으로, 한 쌍의 반사막으로서의 고정 미러(56)와 가동 미러(57)에 대하여 설명한다.
(3-1-1. 한 쌍의 반사막의 구성)
본 실시형태에 있어서, 한 쌍의 반사막인 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)는 모두 단층막이다. 그리고, 단층막은 다음에 나타내는 본 발명에 따른 합금막으로 형성된다.
? 은(Ag) 및 금(Au)을 함유하는 Ag-Au 합금막
? 은(Ag) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Cu 합금막
? 은(Ag), 금(Au) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Au-Cu 합금막
? 은(Ag), 규소(Si) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Si-Cu 합금막
? 은(Ag), 인(P) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-P-Cu 합금막
? 은(Ag), 인(P), 인듐(In) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-P-In-Cu 합금막
? 은(Ag), 텔루륨(Te) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Te-Cu 합금막
? 은(Ag), 갈륨(Ga) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Ga-Cu 합금막
? 은(Ag), 인듐(In) 및 주석(Sn)을 함유하는 Ag-In-Sn 합금막
이들 합금막은 모두 실질적으로 Ag 및 합금막에 포함되는 각 원소(Au, Cu, Si, P, In, Te, Ga, Sn)로 구성된다. 그리고, 이들 합금막은, 합금막을 구성하는 상기한 각 원소 이외에도, 본 발명의 작용 효과를 손상하지 않는 범위에서, 미량의 불순물 원소(예컨대, 산소, 질소, 탄소 등)를 포함할 수도 있다.
에탈론(5)에 있어서, 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)의 반사율 및 투과율의 균형이 중요하다. 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)를 형성하는 상기 합금막의 두께를 두껍게 함으로써 높은 반사율을 얻을 수는 있지만, 투과율이 저하되기 때문에 간섭 필터로서의 검출 감도의 점에서 문제가 된다. 한편, 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)를 형성하는 상기 합금막의 두께를 얇게 함으로써 투과율을 높일 수는 있지만, 반사율이 저하되어 버리기 때문에 간섭 필터로서의 분광 성능이 저하되어 버린다.
이러한 관점에서, 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)를 형성하는 상기 합금막의 두께는 바람직하게는 30nm 이상 80nm 이하이다. 상기 합금막의 두께가 30nm 미만이면, 두께가 지나치게 얇아서 상기 합금막의 반사율이 낮고, 또한 프로세스 가공이나 시간 경과에 따른 변화에 의한 반사율 저하도 커진다. 또한, 상기 합금막을 스퍼터링법으로 성막하는 경우, 상기 합금막의 스퍼터링 속도가 빠르기 때문에, 두께의 조절이 어려워져서, 제조 안정성의 저하를 초래할 우려도 있다. 한편, 상기 합금막의 두께가 80nm를 초과하면, 광투과율이 저하되어, 에탈론(5)의 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)로서의 기능도 저하된다. 한편, 상기 합금막의 두께는 보다 바람직하게는 40nm 이상 60nm 이하이다.
고정 미러(56) 및 가동 미러(57)가, 상기 합금막으로 형성되는 경우, 그의 조성은 다음과 같이 이루어진다.
? Ag-Au 합금막: Au 함유량이 0.1원자% 이상 10원자% 이하
? Ag-Cu 합금막: Cu 함유량이 0.1원자% 이상 10원자% 이하
? Ag-Au-Cu 합금막: Au 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 Au 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하
? Ag-Si-Cu 합금막: Si 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 Si 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하
? Ag-P-Cu 합금막: P 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 P 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하
? Ag-P-In-Cu 합금막: P 함유량이 0.1원자% 이상이고, In 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 P, In 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하
? Ag-Te-Cu 합금막: Te 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 Te 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하
? Ag-Ga-Cu 합금막: Ga 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 Ga 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하
? Ag-In-Sn은, In 함유량이 0.1원자% 이상이고, Sn 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 In 및 Sn의 합계 함유량이 10원자% 이하
상기 합금막에 포함되는 각 원소(Au, Cu, Si, P, In, Te, Ga, Sn)의 함유량이 0.1원자% 미만이면, 프로세스 가공이나 시간 경과에 따른 변화에 의한 반사율 저하가 커진다. 상기 합금막에 포함되는 각 원소의 합계 함유량이 10원자%를 초과하면, 반사율이 낮아진다. 상기 합금막에 있어서, 각 원소 이외의 잔부는 실질적으로 Ag이지만, 본 발명의 작용 효과를 손상하지 않는 범위에서, 미량의 불순물을 포함할 수도 있다.
고정 미러(56) 및 가동 미러(57)는 상기 합금막의 조성을 갖는 타겟 재료를 사용하여, 스퍼터링법 등의 공지된 방법에 의해 형성된다.
(3-1-2. 한 쌍의 기판의 구성)
한 쌍의 기판으로서의 제 1 기판(51) 및 제 2 기판(52)은, 각각 예컨대, 소다 유리, 결정성 유리, 석영 유리, 납 유리, 칼륨 유리, 붕규산 유리, 무알칼리 유리 등의 각종 유리나, 수정 등에 의해 형성되어 있다. 이들 중에서도, 제 1 기판(51) 및 제 2 기판(52)의 구성 재료로서는, 예컨대 나트륨(Na)이나 칼륨(K) 등의 알칼리 금속을 함유한 유리가 바람직하고, 이러한 유리에 의해 제 1 기판(51) 및 제 2 기판(52)을 형성함으로써, 후술하는 한 쌍의 반사막인 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)나, 각 전극의 밀착성이나, 기판끼리의 접합 강도를 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 유리는 가시광의 투과 특성이 양호하기 때문에, 본 실시형태와 같이, 피검사 대상(A)의 색을 측정하는 경우에는 제 1 기판(51) 및 제 2 기판(52)에서의 광의 흡수를 억제할 수 있어, 측색 처리에 적합하다. 그리고, 제 1 기판(51) 및 제 2 기판(52)은, 외주연을 따라 형성되는 접합면(514, 524)끼리가 도시되지 않은 플라즈마 중합막에 의해 접합됨으로써 일체적으로 구성되어 있다.
제 1 기판(51)은, 두께가 예컨대 500μm로 형성되는 유리 기재를 에칭에 의해 가공함으로써 형성된다. 구체적으로는 도 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판(51)에는 에칭에 의해 전극 형성홈(511) 및 미러 고정부(512)가 형성된다.
전극 형성홈(511)는 에탈론(5)을 기판 두께 방향으로부터 본 평면도(이후, 에탈론 평면도라고 칭한다)에 있어서, 평면 중심점을 중심으로 한 원형으로 형성되어 있다. 미러 고정부(512)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 전극 형성홈(511)의 중심부로부터 제 2 기판(52) 측에 돌출하여 형성된다.
전극 형성홈(511)은 미러 고정부(512)의 외주연으로부터, 전극 형성홈(511)의 내주 벽면까지 사이에, 고리상의 전극 고정면(511A)이 형성되고, 이 전극 고정면(511A)에 전술한 고정 전극(541)이 형성된다. 이 고정 전극(541)은, 고정 전극 취출 배선(541A), 및 도시되지 않은 외부 배선을 통해 전압 제어 수단(6)에 접속된다. 이 고정 전극 취출 배선(541A)은, 접합면(514)과 접합면(524) 사이에 형성된 고정 전극 취출부(541B)를 통해 외부 배선과 접속된다.
미러 고정부(512)는 전술한 바와 같이, 전극 형성홈(511)과 같은 축 상에서, 전극 형성홈(511)보다도 작은 직경 치수가 되는 원주상으로 형성되어 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 미러 고정부(512)의 제 2 기판(52)에 대향하는 미러 고정면(512A)이, 전극 고정면(511A)보다도 제 2 기판(52)에 근접하여 형성된다.
또한, 제 1 기판(51)은, 제 2 기판(52)에 대향하는 상면과는 반대 측의 하면에서, 고정 미러(56)에 대응하는 위치에 도시 생략된 반사 방지막(AR)이 형성되어 있다. 이 반사 방지막은, 저굴절률막 및 고굴절률막을 교대로 적층함으로써 형성되고, 제 1 기판(51)의 표면에서의 가시광의 반사율을 저하시켜, 투과율을 증대시킨다.
제 2 기판(52)은, 예컨대 두께 치수가 200㎛로 형성되는 유리 기판을 에칭에 의해 가공함으로써 형성된다.
구체적으로는, 제 2 기판(52)에는 도 2에 나타낸 것과 같은 평면도에 있어서, 기판 중심점을 중심으로 한 원형의 가동부(521)와, 가동부(521)와 같은 축에 있는 가동부(521)를 유지하는 연결 유지부(522)를 구비하고 있다. 이 연결 유지부(522)의 외주 직경 치수는 제 1 기판(51)의 전극 형성홈(511)의 외주 직경 치수와 동일 치수로 형성되어 있다.
가동부(521)는 연결 유지부(522) 보다도 두께 치수가 크게 형성되고, 예컨대, 본 실시형태에서는, 제 2 기판(52)의 두께 치수와 동일 치수인 200㎛로 형성되어 있다.
또한, 가동부(521)는 제 1 기판(51)과는 반대 측의 상면에 있어서, 도시 생략된 반사 방지막(AR)이 형성되어 있다. 이 반사 방지막은, 제 1 기판(51)에 형성되는 반사 방지막과 마찬가지의 구성을 갖고, 저굴절률막 및 고굴절률막을 교대로 적층함으로써 형성된다.
연결 유지부(522)는 가동부(521)의 주위를 둘러싸는 다이아프램이며, 예컨대 두께 치수가 50μm로 형성되어 있다. 이 연결 유지부(522)의 제 1 기판(51)에 대향하는 면에는 전술한 가동 전극(542)이 고리상으로 형성된다. 가동 전극(542)은, 약 1μm의 전자 갭을 통해 고정 전극(541)과 대향한다.
이 가동 전극(542)은, 가동 전극 취출 배선(542A) 및 도시되지 않은 외부 배선을 통해 전압 제어 수단(6)에 접속된다. 이 가동 전극 취출 배선(542A)은 접합면(514)과 접합면(524) 사이에 형성된 가동 전극 취출부(542B)를 통해 외부 배선과 접속된다.
이 가동 전극(542) 및 전술한 고정 전극(541)에 의해, 정전 작동기(54)가 구성된다.
에탈론(5)에서는, 정전 작동기(54)에 소정의 전압을 인가함으로써, 고정 전극(541)과 가동 전극(542) 사이에 정전 인력이 발생한다. 이 정전 인력에 의해, 가동부(521)가 기판 두께 방향을 따라 이동하여 제 2 기판(52)이 변형되고, 미러간 갭(G)의 치수가 변화된다. 이와 같이, 인가하는 전압을 조정하여 전극(541, 542) 사이에 발생하는 정전 인력을 제어함으로써, 미러간 갭(G)의 치수 변화가 제어되어, 검사 대상광으로부터 분광시키는 광을 선택하는 것이 가능해진다.
[4. 제어 장치의 구성]
제어 장치(4)는 측색 장치(1)의 전체 동작을 제어한다.
이 제어 장치(4)로서는 예컨대 범용 퍼스널 컴퓨터나, 휴대 정보 단말, 기타 측색 전용 컴퓨터 등을 사용할 수 있다.
그리고, 제어 장치(4)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 광원 제어부(41), 측색 센서 제어부(42) 및 측색 처리부(43)(본 발명의 처리부) 등을 구비하여 구성되어 있다.
광원 제어부(41)는 광원 장치(2)에 접속되어 있다. 그리고, 광원 제어부(41)는 예컨대 이용자의 설정 입력에 따라, 광원 장치(2)에 소정의 제어 신호를 출력하고, 광원 장치(2)로부터 소정 밝기의 백색광을 사출시킨다.
측색 센서 제어부(42)는 측색 센서(3)에 접속되어 있다. 그리고, 측색 센서 제어부(42)는 예컨대 이용자의 설정 입력에 따라, 측색 센서(3)에서 수광시키는 광의 파장을 설정하고, 이 파장의 광의 수광량을 검출하는 취지의 제어 신호를 측색 센서(3)에 출력한다. 이것에 의해, 측색 센서(3)의 전압 제어 수단(6)은, 제어 신호에 따라, 이용자가 소망하는 광의 파장만을 투과시키도록, 정전 작동기(54)로의 인가 전압을 설정한다.
측색 처리부(43)는 측색 센서 제어부(42)를 제어하고, 에탈론(5)의 반사막간 갭을 변동시켜, 에탈론(5)을 투과하는 광의 파장을 변화시킨다. 또한, 측색 처리부(43)는, 검출부(31)로부터 입력되는 수광 신호에 따라, 에탈론(5)을 투과한 광의 광량을 취출한다. 그리고, 측색 처리부(43)는 상기에 의해 수득된 각 파장의 광의 수광량에 기초하여, 피검사 대상(A)에 의해 반사된 광의 색도를 산출한다.
[5. 에탈론의 제조방법]
제 1 기판(51)의 미러 고정부(512) 등, 제 2 기판(52)의 가동부(521) 등은, 제조 소재인 유리 기판에 에칭 가공을 실시함으로써 형성된다.
에칭 가공 후의 제 1 기판(51) 및 제 2 기판(52)의 각각 대하여, 상기 합금막을 스퍼터링법으로 형성한다. 본 실시형태에서는 단층막으로 한다.
스퍼터링 후의 합금막을 원하는 형상으로 패터닝하는 패터닝 프로세스에서는 웨트 에칭법이 사용된다. 웨트 에칭법에서는, 예컨대 다음과 같은 처리가 실시된다.
(A) 에칭 마스크로서의 레지스트막을 원하는 패턴으로 합금막 상에 형성한다. 레지스트를 경화할 때에, 합금막은 고온 하에 노출된다.
(B) 레지스트막을 유기계 레지스트 박리액으로 박리한다. 이때, 합금막은 유기 용제에 노출된다.
합금막은, 이러한 상황에 노출되기 때문에, 합금막에는 고온 내성이나 유기용제 내성이 요구된다. 이에 더하여, 고온 고습 내성, 황화 내성, 할로젠 내성 등의 각종 내성이 합금막에 요구된다. 이하, 에탈론의 제조 공정에 있어서 합금막에 요구되는 내성을 합쳐서, 프로세스 내성이라고 칭하는 경우가 있고, 특히 패터닝 공정에 있어서 합금막에 요구되는 내성을 패터닝 프로세스 내성이라고 칭하는 경우가 있다.
이러한 웨트 에칭 가공을 거쳐, 제 1 기판(51) 및 제 2 기판(52)에, 각각 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)가 형성된다.
그 후, 제 1 기판(51) 및 제 2 기판(52)을 접합하여, 에탈론(5)이 얻어진다. 접합 공정에서는, 예컨대 접합면(514, 524)에 각각 플라즈마 중합막을 성막하고, 이 플라즈마 중합막을 접합시켜, 제 1 기판(51)과 제 2 기판(52)을 접합한다.
[6. 제 1 실시형태의 작용 효과]
에탈론(5)에서는, 미러간 갭(G)을 통해 대향하는 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)가, 순은이나 Ag-C 합금보다도 고온 내성이나 프로세스 내성이 우수한 전술의 합금막을 포함하고 있다. 그 때문에, 프로세스 가공, 예컨대, 웨트 에칭 가공이나 시간 경과에 따른 변화에 의한 합금막의 반사율 저하가 작아져서, 에탈론(5)의 성능 저하가 억제된다.
또한, 에탈론(5)의 상기 합금막을 포함하는 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)의 두께가 30nm 이상 80nm 이하이기 때문에, 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)는 광투과 기능을 갖고, 또한 프로세스 후나 시간 경과에 따른 변화에 의한 투과율 변화도 억제된다. 그 결과, 에탈론(5)에 있어서, 광의 반사 및 투과라는 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)에 요구되는 두가지 특성의 저하가 억제된다.
또한, 에탈론(5)의 상기 합금막의 조성이 상기의 범위로 되어 있기 때문에, 프로세스 가공이나 시간 경과에 따른 변화에 의한 반사율 저하가 보다 작아져서, 에탈론(5)의 성능 저하가 보다 확실하게 억제된다.
이에 더하여, 에탈론(5)의 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)는 전술한 합금막으로 형성된 단층막이기 때문에, 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)는 가시광 파장 범위 내, 넓은 파장역에서 높은 반사율을 나타낸다.
그리고 또한, 상기 합금막과 유리 기판의 밀착성이 양호하기 때문에, 밀착력 부족에 의한 에탈론(5)의 성능 저하가 방지된다.
<제 2 실시형태>
다음으로, 본 발명에 따른 제 2 실시형태에 대하여 설명한다.
여기서, 제 2 실시형태의 설명에 있어서 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소는 동일한 부호를 붙이는 등으로 하여 설명을 생략하거나 간략하게 한다.
제 2 실시형태에 있어서는, 에탈론(5A)의 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)가 유전체막(561, 571)과 합금막(562, 572)을 포함하는 점에서, 제 1 실시형태의 에탈론(5)과 상이하다. 합금막(562, 572)은, 제 1 실시형태와 같다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판(51)에서는, 제 1 기판(51)으로부터 순차로 유전체막(561), 합금막(562)이 설치되어 있다. 즉, 유전체막(561)은, 제 1 기판(51)과 합금막(562) 사이에 설치되어 있다. 마찬가지로, 제 2 기판(52)에서는, 제 2 기판(52)으로부터 순차로 유전체막(571), 합금막(572)이 설치되어 있다. 즉, 유전체막(571)은, 제 2 기판(52)과 합금막(572)의 사이에 설치되어 있다.
유전체막(561, 571)은, 산화타이타늄(TiO2)의 단층막, 또는 산화타이타늄(TiO2) 또는 오산화탄탈럼(Ta2O5)의 층과 산화규소(SiO2) 또는 불화마그네슘(MgF2)의 층을 적층시킨 다층막이다. 후자의 유전체 다층막의 경우는 고굴절률 재료(TiO2, Ta2O5)의 층과, 저굴절률 재료(SiO2, MgF2)의 층이 적층되는 것으로 된다. 단층막 또는 다층막의 각 층의 두께나 층수는 필요로 하는 광학 특성에 따라 적절하게 설정된다.
[제 2 실시형태의 작용 효과]
제 2 실시형태에 따른 에탈론(5A)에 의하면, 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)가, 상기와 같은 유전체막(561, 571)과 합금막(562, 572)이 적층되어 구성되고 있기 때문에, 합금막(562, 572)만으로 구성되는 경우에 비해, 가시광 범위의 단파장 측의 반사율이 향상한다. 그 결과, 높은 반사율을 나타내는 파장역을 더 넓힐 수 있어, 가시광 범위에 걸쳐 높은 반사율을 갖는 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)를 구비한 에탈론(5A)을 얻을 수 있다.
또한, 유전체막(561, 571)과 합금막(562, 572)의 밀착성, 유전체막(561, 571)과 유리 기판의 밀착성이 모두 양호하기 때문에, 밀착력 부족에 의한 에탈론(5A)의 성능 저하가 억제된다.
<제 3 실시형태>
다음으로, 본 발명에 따른 제 3 실시형태에 대하여 설명한다.
여기서, 제 3 실시형태의 설명에 있어서 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 동일한 구성 요소는 동일한 부호를 붙이는 등으로 하여 설명을 생략하거나 간략하게 한다.
제 3 실시형태에 있어서는, 에탈론(5B)의 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)가 유전체막(561, 571), 합금막(562, 572) 이외에, 보호막(563, 573)을 포함하는 점에서, 제 1 실시형태의 에탈론(5) 및 제 2 실시형태의 에탈론(5A)과 상이하다. 합금막(562, 572)은, 제 1 실시형태와 같다. 유전체막(561, 571)은, 제 2 실시형태의 것과 마찬가지이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 제 1 기판(51)에는, 제 1 기판(51)으로부터 순차로 유전체막(561), 합금막(562), 보호막(563)이 설치되어 있다. 즉, 보호막(563)은, 합금막(562)에 대하여 유전체막(561)과는 반대 측에 설치되어 있다. 마찬가지로, 제 2 기판(52)에는, 제 2 기판(52)으로부터 순차로 유전체막(571), 합금막(572), 보호막(573)이 설치되어 있다. 보호막(573)은, 합금막(572)에 대하여 유전체막(571)과는 반대 측에 설치되어 있다.
보호막(563, 573)은, 산화규소(SiO2), 산질화규소(SiON), 질화규소(SiN) 또는 알루미나를 포함한다. 보호막의 두께는 바람직하게는 10nm 이상 20nm 이하이다. 이러한 범위로 설정함으로써, 반사율 및 투과율을 저하시키지 않고, 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)를 보호할 수 있다.
[제 3 실시형태의 작용 효과]
제 3 실시형태에 따른 에탈론(5B)에 의하면, 유전체막(561, 571) 및 합금막(562, 572)이 보호막(563, 573)에 의해 보호되기 때문에, 프로세스 가공이나 시간 경과에 따른 변화에 의한 고정 미러(56) 및 가동 미러(57) 중의 합금막(562, 572)의 반사율 저하가 억제되어, 간섭 필터의 성능 저하가 더 확실하게 방지된다.
<다른 실시형태>
한편, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함된다.
상기 실시형태에서는, 평면도상 정방형상의 에탈론을 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대, 평면도상 원형상, 평면도상 다각형상으로 형성되어 있을 수도 있다.
또한, 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)를 같은 합금막으로 형성하지 않을 수도 있다. 예컨대, 고정 미러(56)를 Ag-Cu 합금막으로 하고, 가동 미러(57)를 Ag-Au 합금막으로 할 수도 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 에탈론(5)을 파장 가변 간섭 필터로서 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 미러간 갭의 크기를 변화시키지 않은 간섭 필터에 대해서도, 상기 합금막으로 형성되는 한 쌍의 미러를 적용할 수 있다.
기타, 전극 고정면(511A) 및 미러 고정면(512A)의 높이 위치는 미러 고정면(512A)에 고정되는 고정 미러(56) 및 제 2 기판(52)에 형성되는 가동 미러(57) 사이의 미러간 갭(G)의 치수, 고정 전극(541) 및 가동 전극(542) 사이의 치수, 고정 미러(56)나 가동 미러(57)의 두께 치수에 따라 적절하게 설정되는 것이며, 상기 실시형태와 같은 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 고정 미러(56) 및 가동 미러(57)에 유전체 다층막을 포함하고, 그의 두께 치수가 증대되는 경우, 전극 고정면(511A)과 미러 고정면(512A)이 동일면에 형성되는 구성이나, 전극 고정면(511A) 의 중심부에 원주 오목홈상의 미러 고정홈이 형성되고, 이 미러 고정홈의 저면에 미러 고정면(512A)이 형성되는 구성 등으로 할 수도 있다.
상기 실시형태에서는, 고정 전극(541)에 대하여 하나의 취출 전극이 설치된 구성으로 나타내었지만, 이것에 한정되지 않는다. 또, 취출 전극을 늘릴 수도 있다. 이 경우, 두개의 취출 전극 중, 한쪽을 고정 전극(541)에 전압을 인가하기 위한 전압 인가용 단자로서 사용하고, 다른쪽을 고정 전극(541)에 유지되는 전하를 검출하기 위한 전하 검출용 단자로서 사용할 수도 있다. 이것은, 가동 전극(542)에 대하여도 마찬가지이다.
또한, 상기 실시형태에서는 정전 작동기(54)에 의해, 미러간 갭(G)을 조정 가능한 에탈론(5)의 구성을 예시했지만, 그 밖의 구동 부재에 의해 미러간 갭(G)이 조정 가능한 구성으로 할 수도 있다. 예컨대, 제 2 기판(52)의 제 1 기판(51)과는 반대 측에, 척력에 의해 제 2 기판(52)을 가압하는 정전 작동기나 압전 부재를 설치하는 구성으로 할 수도 있다.
그리고, 상기 제 3 실시형태에서 설명한 것과 같은 기판에 대하여 유전체막, 합금막 및 보호막을 적층시킨 것에 한정되지 않고, 유전체막을 설치하지 않고 기판에 대하여 합금막 및 보호막을 적층시킨 구성으로 할 수도 있다.
그 외, 본 발명을 실시할 때의 구체적인 구조 및 순서는 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서 다른 구조 등으로 적절하게 변경할 수 있다.
[실시예]
다음으로, 상기 합금막의 고온 내성이나 프로세스 내성에 관해 예를 들어, 본 발명을 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 예의 기재 내용에 전혀 제한되는 것은 아니다.
[1. 고온 내성]
우선, 순은막 및 합금막(Ag-C 합금막, Ag-Au 합금막, Ag-Cu 합금막, Ag-Au-Cu 합금막, Ag-Si-Cu 합금막, Ag-P-Cu 합금막, Ag-P-In-Cu 합금막, Ag-Te-Cu 합금막, Ag-Ga-Cu 합금막 및 Ag-In-Sn 합금막)의 고온 내성에 관해 평가했다.
순은막 및 상기 합금막은, 순은막 및 다음에 나타내는 조성을 갖는 타겟 재료를 사용하여, 평활한 유리 기판 상에 스퍼터링법에 의해, 두께 40nm로 형성했다.
Ag-C: C를 5.0원자% 함유하고, 잔부는 실질적으로 Ag이다.
Ag-Au: Au를 1.0원자% 함유하고, 잔부는 실질적으로 Ag이다.
Ag-Cu: Cu를 1.0원자% 함유하고, 잔부는 실질적으로 Ag이다.
Ag-Au-Cu: Au를 1.0원자% 함유하고, Cu를 1.0원자% 함유하고, 잔부는 실질적으로 Ag이다.
Ag-Si-Cu: Si를 1.0원자% 함유하고, Cu를 1.0원자% 함유하고, 잔부는 실질적으로 Ag이다.
Ag-P-Cu: P를 1.0원자% 함유하고, Cu를 1.0원자% 함유하고, 잔부는 실질적으로 Ag이다.
Ag-P-In-Cu: P를 0.5원자% 함유하고, In을 0.5원자% 함유하고, Cu를 1.0원자% 함유하고, 잔부는 실질적으로 Ag이다.
Ag-Te-Cu: Te를 1.0원자% 함유하고, Cu를 1.0 원자% 함유하고, 잔부는 실질적으로 Ag이다.
Ag-Ga-Cu: Ga를 1.0원자% 함유하고, Cu를 1.0원자% 함유하고, 잔부는 실질적으로 Ag이다.
Ag-In-Sn: In을 1.0원자% 함유하고, Sn을 1.0원자% 함유하고, 잔부는 실질적으로 Ag이다.
고온 내성으로서는, 성막 후의 초기 순은막 및 상기 합금막의 반사율과, 대기환경 하에서 250℃, 1시간의 가열 처리를 실시한 후(고온 시험 후)의 반사율을 비교함으로써 행했다. 분광 측색계를 사용하여, 가시광 범위인 파장 400nm 이상 700nm 이하에 있어서의 반사율을 측정했다.
표 1에, 400nm, 550nm 및 700nm에 있어서의 순은막 및 상기 합금막의 초기 반사율(단위: %) 및 가열 처리 후의 반사율(단위: %)을 나타낸다. 또한, 표 1에 초기 반사율로부터 가열 처리 후의 반사율을 뺀 값을 반사율의 변화량(감소량)(단위: %)으로서 나타낸다.
Figure pat00001
표 1에 나타낸 바와 같이, Ag-Au 합금막, Ag-Cu 합금막, Ag-Au-Cu 합금막, Ag-Si-Cu 합금막, Ag-P-Cu 합금막, Ag-P-In-Cu 합금막, Ag-Te-Cu 합금막, Ag-Ga-Cu 합금막 및 Ag-In-Sn 합금막(이하, 이들 합금막을 합쳐서, 본 실시예에 따른 합금막이라고 칭한다)의 초기 반사율은, 순은막이나 Ag-C 합금막에 비해, 일부를 제외하고 전반적으로 낮은 값이 되었다. 그러나, 고온 시험 후의 합금막의 반사율 저하는 순은막이나 Ag-C 합금막에 비해 작은 것을 알았다.
특히, Ag-Si-Cu 합금막, Ag-P-Cu 합금막, Ag-P-In-Cu 합금막 및 Ag-Te-Cu 합금막의 반사율 저하는 가시광 파장 범위에서 전반적으로 작은 것을 알았다. 또한, 이 중에서도 특히, Ag-Te-Cu 합금막의 반사율 저하가 작은 것을 알았다.
한편, 순은막은, 성막 후의 초기에는 가시광 파장 범위에서 전반적으로 높은 반사율을 갖고 있었다. 그러나, 고온 하에 노출된 순은막은, 막의 입괴(粒塊)가 성장하여 표면 조도가 커지기 때문에, 반사율이 크게 저하되었다. 특히, 단파장 측(400nm)에 대해서는 순은막의 반사율 저하는 현저했다.
또한, Ag-C 합금막은, 본 실시예에 따른 합금막에 비해, 성막 초기의 반사율에 관해서는 거의 같은 정도이지만, 고온 시험 후의 반사율 저하에 관해서는 큰 것을 알았다.
[2. 프로세스 내성]
다음으로, 순은막, Ag-C 합금막 및 본 실시예에 따른 합금막의 프로세스 내성을 평가했다.
상기 고온 내성의 평가와 마찬가지로 하여, 순은막, Ag-C 합금막 및 본 실시예에 따른 합금막은, 순은막, Ag-C 합금막 및 본 실시예에 따른 합금막의 조성을 갖는 타겟 재료를 사용하여, 평활한 유리 기판 상에 스퍼터링법에 의해 형성했다.
그리고, 프로세스 내성으로서, 여기서는 패터닝 프로세스 내성을 평가했다. 패터닝 프로세스는, 이하에 나타내는 대로 했다.
(1) 유리 기판상에 형성한 순은막, Ag-C 합금막 및 본 실시예에 따른 합금막에 포지티브 레지스트(positive resist)를 스핀 코터로 도포
(2) 포지티브 레지스트 도포 후, 클린 오븐(clean oven)에서 90℃, 15분간의 프리베이크
(3) 컨택트 얼라이너(contact aligner)로 포토 마스크를 통해 노광
(4) 현상액에 수산화테트라메틸암모늄 수용액을 사용하여 현상
(5) 클린 오븐에서 120℃, 20분간의 포스트베이크
(6) 레지스트를 에칭 마스크로 하여, 인산, 질산 및 아세트산 수용액으로 순은막, Ag-C 합금막 및 본 실시예에 따른 합금막을 에칭
(7) 유기계 레지스트 박리액으로 레지스트 박리
그리고, 상기 고온 내성의 평가와 마찬가지로 하여, 성막 후의 초기 순은막, Ag-C 합금막 및 본 실시예에 따른 합금막의 반사율과, 패터닝 프로세스 후의 반사율을 비교함으로써 행했다.
표 2에, 400nm, 550nm 및 700nm에 있어서의 순은막, Ag-C 합금막 및 본 실시예에 따른 합금막의 초기 반사율(단위: %) 및 패터닝 프로세스 후의 반사율(단위: %)을 나타낸다. 또한, 표 2에, 초기 반사율로부터 패터닝 프로세스 후의 반사율을 뺀 값을 반사율의 변화량(감소량)(단위: %)으로서 나타낸다.
Figure pat00002
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 합금막의 초기 반사율은, 순은막이나 Ag-C 합금막에 비해, 일부를 제외하고 전반적으로 낮은 값이 되었다. 그러나, 패터닝 프로세스 후의 본 실시예에 따른 합금막의 반사율 저하는 작은 것을 알았다.
특히, Ag-Cu 합금막, Ag-Si-Cu 합금막, Ag-P-Cu 합금막, Ag-P-In-Cu 합금막, Ag-Te-Cu 합금막, Ag-Ga-Cu 합금막 및 Ag-In-Sn 합금막의 반사율 저하는 가시광 파장 범위에서 전반적으로 작은 것을 알았다. 또한, 이 중에서도 특히, Ag-Te-Cu 합금막의 반사율 저하가 작은 것을 알았다.
한편, 순은막은, 성막 초기에는 가시광 파장 범위에서 전반적으로 높은 반사율을 갖고 있었다. 그러나, 패터닝 프로세스를 거친 순은막의 반사율은, 크게 저하되었다. 특히, 단파장 측(400nm)에 대해서는 순은막의 반사율 저하는 현저했다. 이러한 순은막의 반사율 저하는, 레지스트의 베이크 공정에서 고온 하에 노출된 것이나, 레지스트 박리 공정에서 유기 용제에 노출되었기 때문이라고 생각된다.
또한, Ag-C 합금막은, 본 실시예에 따른 합금막에 비해, 성막 초기의 반사율에 대해서는 거의 같은 정도이지만, 패터닝 프로세스 후의 반사율 저하에 대해서는 큰 것을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 합금막은, 고온 시험 후의 반사율 변화가 작고, 또한 패터닝 프로세스 후의 반사율 변화가 작은 것을 알았다. 그리고, 본 실시예에 따른 합금막 중에서도 특히, Ag-Te-Cu 합금막에 대해서는, 고온 시험 후 및패터닝 프로세스 후의 반사율 저하가, 순은막이나 Ag-C 합금막에 비해 현저하게 작은 것을 알았다.
그 때문에, 이들 본 실시예에 따른 합금막을 한 쌍의 반사막에 사용한 파장 가변 간섭 필터(에탈론)는, 그의 성능 저하가 억제되는 것을 알았다. 그리고, 파장 가변 간섭 필터를 제품으로서 출하한 후의 시간 경과에 따른 변화에 의한 성능 저하도 억제되어, 신뢰성이 높은 파장 가변 간섭 필터를 얻을 수 있음을 알았다.
<부호의 설명>
1: 측색 장치(분석 장치), 3: 측색 센서(광 모듈), 5, 5A, 5B: 에탈론(간섭 필터), 31: 검출부, 43: 측색 처리부(처리부), 51: 제 1 기판, 52: 제 2 기판, 56: 고정 미러, 57: 가동 미러, 561, 571: 유전체막, 562, 572: 합금막, 563, 573: 보호막

Claims (9)

  1. 갭을 통해 대향하는 두개의 반사막을 구비하고,
    상기 반사막은 합금막을 포함하고,
    상기 합금막은,
    은(Ag) 및 금(Au)을 함유하는 Ag-Au 합금막,
    은(Ag) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Cu 합금막,
    은(Ag), 금(Au) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Au-Cu 합금막,
    은(Ag), 규소(Si) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Si-Cu 합금막,
    은(Ag), 인(P) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-P-Cu 합금막,
    은(Ag), 인(P), 인듐(In) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-P-In-Cu 합금막,
    은(Ag), 텔루륨(Te) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Te-Cu 합금막,
    은(Ag), 갈륨(Ga) 및 구리(Cu)를 함유하는 Ag-Ga-Cu 합금막 및
    은(Ag), 인듐(In) 및 주석(Sn)을 함유하는 Ag-In-Sn 합금막 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 간섭 필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사막의 두께는 30nm 이상 80nm 이하인 것을 특징으로 하는 간섭 필터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 Ag-Au 합금막은, Au 함유량이 0.1원자% 이상 10원자% 이하이고,
    상기 Ag-Cu 합금막은, Cu 함유량이 0.1원자% 이상 10원자% 이하이고,
    상기 Ag-Au-Cu 합금막은, Au 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 Au 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하이고,
    상기 Ag-Si-Cu 합금막은, Si 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 Si 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하이고,
    상기 Ag-P-Cu 합금막은, P 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 P 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하이고,
    상기 Ag-P-In-Cu 합금막은, P 함유량이 0.1원자% 이상이고, In 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 P, In 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하이고,
    상기 Ag-Te-Cu 합금막은, Te 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 Te 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하이고,
    상기 Ag-Ga-Cu 합금막은, Ga 함유량이 0.1원자% 이상이고, Cu 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 Ga 및 Cu의 합계 함유량이 10원자% 이하이고,
    상기 Ag-In-Sn은, In 함유량이 0.1원자% 이상이고, Sn 함유량이 0.1원자% 이상이며, 또한 In 및 Sn의 합계 함유량이 10원자% 이하인 것을 특징으로 하는 간섭 필터.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사막은 상기 합금막으로 형성된 단층막인 것을 특징으로 하는 간섭 필터.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사막을 지지하는 기판을 구비하고,
    상기 반사막은 유전체막 및 상기 합금막을 포함하고,
    상기 기판에 대하여, 상기 기판측으로부터 순서대로 상기 유전체막 및 상기 합금막이 설치되고,
    상기 유전체막은,
    산화타이타늄(TiO2)의 단층막 또는
    산화타이타늄(TiO2) 또는 오산화탄탈럼(Ta2O5)의 층과 산화규소(SiO2) 또는 불화마그네슘(MgF2)의 층을 적층시킨 다층막인 것을 특징으로 하는 간섭 필터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 반사막은 상기 유전체막, 상기 합금막 및 보호막을 포함하고,
    상기 기판에 대하여, 상기 기판측으로부터 순서대로 상기 유전체막, 상기 합금막 및 상기 보호막이 설치되고,
    상기 보호막은 산화규소(SiO2), 산질화규소(SiON), 질화규소(SiN) 또는 알루미나를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 필터.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 간섭 필터와,
    이 간섭 필터에 의해 취출되는 광의 광량을 검출하는 검출부를 구비한 것을 특징으로 하는 광 모듈.
  8. 제 7 항에 기재된 광 모듈과,
    상기 검출부에 의해 검출된 광의 광량에 근거하여 광 분석 처리를 실시하는 처리부를 구비한 것을 특징으로 하는 분석 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 간섭 필터와,
    이 간섭 필터에 의해 취출되는 광의 광량을 검출하는 검출부와,
    상기 검출부에 의해 검출된 광의 광량에 근거하여 광 분석 처리를 실시하는 처리부를 구비한 것을 특징으로 하는 분석 장치.
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